一种静力水准仪的原位校准装置的制作方法

1.本实用新型属于建筑工程仪器仪表技术领域，具体来讲，涉及一种静力水准仪的原位校准装置。


背景技术：

2.静力水准仪是一种测量两点间或者多点间相对高程变化的自动化沉降监测设备，主要应用于大型储罐、大坝、核电站、高层建筑、基坑、隧道、桥梁、地铁等垂直位移的监测中。当各个观测的发生沉降时，将引起各个储液罐内液面变化或者压力变化。静力水准仪的传感器能够感知各测试点储液罐液面相对高度的变化，从而计算得出各个静力水准仪的差异沉降。
3.静力水准仪出厂一般会进行标定或抽检。然而，在工程使用中，由于传感器本身的技术问题，以及使用磨损老化等，静力水准仪隔一段时间就需要进行校准。目前技术人员一般采用的校准方式有两种，分别为普通水准仪现场校准和静力水准仪室内校准。
4.普通水准仪现场校准是对静力水准仪安装位置的沉降测试点进行测量，通过两次或多次与静力水准仪采集的数据结果对比来进行校准；然而几次测试条件中，静力水准仪所处的温度难以控制一致，而温度能够使连通液、连通管热胀冷缩以及传感器的性能发生改变，直接影响校准精度。静力水准仪室内校准则是将静力水准仪罐体拆下，送至检定部门校准，该方法将中断自动化监测，造成监测数据不连续；静力水准仪监测系统中存在通液管、排气管等线缆，使得挪动和拆卸静力水准仪罐体非常不方便。因此对静力水准仪实现原位校准是非常有必要的。
5.然而，静力水准仪属于一种较为精密的测量仪器，其测量精度一般高于0.1mm，这对于原位校准装置的稳定性会有更高的要求；同时，考虑原位校准装置也属于一种机械结构，其在加工过程中本身存在系统误差，也会一定程度上降低结构本身的稳定性。因此，提供一个高稳定性的原位校准装置将是解决原位校准的首要技术难点。


技术实现要素：

6.为解决上述现有技术存在的问题，本实用新型提供了一种静力水准仪的原位校准装置，该原位校准装置通过多点支撑的结构设计，能够为静力水准仪提供更高稳定性的原位校准。
7.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用了如下的技术方案：
8.一种静力水准仪的原位校准装置，其包括相对设置的用于固定所述原位校准装置的底板和用于承托所述静力水准仪的托板、固定夹设在所述底板和所述托板之间的升降系统、以及贴附于所述升降系统外侧面的转角罗盘；其中，所述升降系统包括两个并列固定于所述底板和所述托板之间的升降组件、以及横穿两个所述升降组件的摇杆，所述升降组件包括相互啮合的传动齿轮和升降板，所述升降板连接于所述托板上，所述摇杆横穿两个所述传动齿轮，以控制所述传动齿轮转动并带动所述升降板进行上下移动；所述摇杆位于所
述转角罗盘的外侧以使所述摇杆的摇动角度从所述转角罗盘上读取。
9.进一步地，所述原位校准装置还包括固定于所述底板上并套设于所述传动齿轮和部分所述升降板外部的轴套；其中，所述轴套的顶部具有开口，以使所述升降板经由所述开口进行上下移动。
10.进一步地，所述升降板的长度与所述轴套的高度之比为1.5:1～2:1；所述底板上开设有用于所述升降板向下贯穿移动的槽道。
11.进一步地，所述升降板的长度不超过200mm。
12.进一步地，所述轴套包括相对设置的两个轴端挡板和夹设于二者之间的轴端盖板，两个所述轴端挡板和所述轴端盖板相互围合将所述传动齿轮套置于所述轴套的内部；其中，所述转角罗盘贴设于所述轴端挡板的外侧。
13.进一步地，所述转角罗盘的最小分度值不超过15
°
。
14.进一步地，所述原位校准装置还包括精度大于0.01mm的位移计，所述托板的边缘外延形成对称分布的用于固定安置所述位移计的若干位移计支点。
15.进一步地，所述底板的尺寸不超过120mm，所述传动齿轮的齿顶圆直径不超过35mm。
16.进一步地，所述底板上开设有用于所述静力水准仪进行通液管走线的通孔，和/或用于固定所述原位校准装置的若干均匀分布的底板预留槽。
17.进一步地，所述升降板通过螺纹杆贯穿所述托板而固定连接于所述托板上；所述托板上均匀分布开设有若干用于承托固定所述静力水准仪的托板预留槽。
18.本实用新型通过在底板上设置并列的两组升降组件，即可对用于承托静力水准仪的托板起到多点支撑的作用，能够为整个原位校准装置在应用过程中提供良好的稳定性；同时两组升降组件内均通过同尺寸的两组传动齿轮和升降板之间的啮合作用而进行作用力均衡的升降操作，而水平贯穿两个传动齿轮的摇杆即带动了两组升降组件的上下平稳移动。邻近摇杆的设置于一组升降组件外侧的转角罗盘即可直观读取摇杆的转动角度，继而可计算出托板的上下移动距离，实现该原位校准装置的简单校准，应用于静力水准仪中传感器安装过程中的调试，实施过程简单。该原位校准装置还可通过外置于托板上的精度更高的位移计而实现高精度校准，保证长期监测过程中的校准数据更加可靠。该原位校准装置加工难度低，降低了成本，有利于批量生产。
附图说明
19.通过结合附图进行的以下描述，本实用新型的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：
20.图1是根据本实用新型的原位校准装置的结构示意图；
21.图2是根据本实用新型的原位校准装置去除轴套后的内部结构示意图。
具体实施方式
22.以下，将参照附图来详细描述本实用新型的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本实用新型，并且本实用新型不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本实用新型的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人
员能够理解本实用新型的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。在附图中，为了清楚起见，可以夸大元件的形状和尺寸，并且相同的标号将始终被用于表示相同或相似的元件。
23.需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
24.在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
25.并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。
26.此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.具体参阅图1和图2，本发明提供的该静力水准仪的原位校准装置包括相对设置的用于将该原位校准装置进行固定的底板1和用于承托静力水准仪(图中未示出)的托板2、固定夹设在底板1和托板2之间的升降系统3、以及贴附于升降系统3外侧面的转角罗盘41。
28.具体来讲，升降系统3包括两个并列固定于底板1和托板2之间的升降组件31、以及横穿两个升降组件31的摇杆32；如此，通过摇杆32的转动即可带动两组升降组件31实现升降操作，继而带动托板2上下运动，以对承托于托板2上的静力水准仪进行校准。
29.为了对两组升降组件31进行区分以清楚标示其他相关部件，以下以第一升降组件31a和第二升降组件31b来区分二者。其中摇杆32由第一升降组件31a的外侧水平贯穿该第一升降组件31a并一直贯穿至第二升降组件31b处，以保证一个摇杆32可同时带动这两组升降组件31a、31b同步运动。
30.转角罗盘41具体贴附于第一升降组件31a的外侧，即与摇杆32位于同侧，由此可方便地从该转角罗盘41上读取摇杆32在操控升降组件31时转动的角度。
31.如此，上述通过并列固定于底板1上的两组升降组件31即可实现对托板2的多点支撑作用，为该原位校准装置在使用时提供更好的稳定性。为了获取更为良好的稳定性，同时考虑该装置的制作难度，优选控制两组升降组件31a、31b的结构相同。
32.更为具体地，两组升降组件31a、31b均包括相互啮合的传动齿轮和升降板，分别记作第一传动齿轮311a、第一升降板312a、第二传动齿轮311b和第二升降板312b。第一传动齿轮311a和第二传动齿轮311b位于更靠近底板1的较低的位置，而第一升降板312a和第二升
降板312b通过位于二者表面的齿条分别与第一传动齿轮311a和第二传动齿轮311b啮合并立于底板1和托板2之间，并且第一升降板312a和第二升降板312b均顶部固定连接在托板2上。
33.为了对升降组件31起到良好的保护作用，该原位校准装置还包括固定于底板1上并套设于传动齿轮311和部分升降板312外部的轴套5；轴套5的顶部具有开口51，用以保证升降板312经由该开口51而进行上下方向的移动。
34.需要说明的是，升降板312在托板2下方位置带动托板2作相对于传动齿轮311的上下往复运动，托板2向下移动的最大位置即该轴套5的顶部，而向上移动的最大位置也是保证升降板312不至于脱离传动齿轮311；因此，轴套5仅能包覆部分升降板312。
35.具体地，轴套5包括相对设置的两个轴端挡板52和夹设于二者之间的轴端盖板53，两个轴端挡板52和轴端盖板53相互围合将传动齿轮311套置于轴套5的内部；其中，转角罗盘41即贴设于轴端挡板52的外侧。
36.进一步地，升降板312的长度控制为与轴套5的高度之比为1.5:1～2:1，为了匹配较大长度的升降板312在竖直方向的运动空间，底板1上开设有与升降板312底端相对应的用于升降板312向下贯穿移动的槽道(图中未示出)。
37.根据常规静力水准仪进行原位校准的一般移动范围，控制升降板312的长度不超过200mm即可。
38.底板1位于整个原位校准装置的底部，是原位校准装置的工作平台。底板1可用多种方式固定在建筑上，例如与静力水准仪的固定支架连接。底板1的形状为圆形但不限于圆形，圆形的底板1能够与主流的静力水准仪固定支架匹配，直径一般不超过120mm。可通过在该底板1上均匀分布开设的若干底板预留槽11作为固定点，如通过螺栓等在底板预留槽11处将该原位校准装置安置于静力水准仪的固定支架上等；底板预留槽11的个数可根据静力水准仪的固定支架类型作出调整，此处不作特别限定，数量一般大于三个，为了保证稳定性，均匀排布即可。
39.底板1的中间部位还可优选开设用于静力水准仪进行通液管走线的通孔12，以避免过多的通液管走线缠绕磨损等；一般控制该通孔12的直径大于30mm。
40.为了匹配该底板1的尺寸，一般控制传动齿轮311的齿顶圆直径不超过35mm。
41.托板2位于整个原位校准装置的顶部，用以承托静力水准仪。托板2与两个升降板312a、312b均通过螺纹杆搭配螺母安装固定。托板2的形状为圆形但不限于圆形，圆形的托板2能够与主流的静力水准仪固定支架匹配，直径一般不超过120mm即可。托板2上优选开设有若干个用于固定静力水准仪的托板预留槽21，托板预留槽21的长度大于50mm，就能够满足主流的静力水准仪的安装需求。
42.在该原位校准装置中，贴附于第一升降组件31a外侧的转角罗盘41是该原位校准装置中的测试部件，其最小分度值控制不超过15
°
。如此，当转动摇杆32使升降组件31发生上下移动时，摇杆32转动的角度即可直观地从转角罗盘41上读取出来，然后依据下式1计算出升降组件31的移动距离。
[0043][0044]
在式1中，h
δ
为升降组件31的垂直升降距离；为转角罗盘41的转动角度；d为传动
齿轮311的齿顶圆直径。
[0045]
利用上述转角罗盘41的读数及计算来获得垂直升降距离的方法属于该原位校准装置的简易校准模式，一般应用于静力水准仪中传感器的安装过程中的调试，实施过程简单。
[0046]
在简易校准模式中，采用下述方法来进行校准：
[0047]
(1)将电子水平仪放置在托板2上，记录两个方向的初始读数n1、n2，同时记录静力水准仪观测系统中该测点的初始读数h
t0
和转角罗盘41的初始位置
[0048]
(2)转动摇杆32，移动升降板312到一定距离，记录转角罗盘41的测值同时记录电子水平仪的读数n1’
、n2’
。若∣n1’‑
n1∣和∣n2’‑
n2∣同时满足小于0.005mm/m，则表示升降过程水平度满足要求。
[0049]
(3)将作为带入上式1中计算h
δ
，即为静力水准仪的实际沉降值；然后读取静力水准仪观测系统中该测点的读数h
t1
，将h
δ
与h
t1
‑
h
t0
比较，即可判断该测点的静力水准仪的精度是否满足要求。
[0050]
(4)若∣n1’‑
n1∣和∣n2’‑
n2∣不同时满足小于0.003mm/m，则检查转角罗盘41安装和该原位校准装置，重新试验，直到水平度满足要求。
[0051]
本实用新型提供的该原位校准装置还可进行高精度模式下的校准。在该校准模式下，一般利用该原位校准装置中的精度大于0.01mm的位移计42进行测量。
[0052]
托板2的边缘外延形成对称分布的用于固定安置位移计42的若干位移计支点22。
[0053]
在高精度校准模式中，采用下述方法来进行校准：
[0054]
(1)安装位移计42并将位移计42的端头顶在位移计支点22处，并将位移计42调零。
[0055]
(2)将电子水平仪放置在托板2上，记录两个方向的初始读数n1、n2，同时记录静力水准仪观测系统中该测点的初始读数h
t0
。
[0056]
(3)转动摇杆32，抬升或下降升降板312a、312b到一定距离，记录位移计42的测值h1、h2、h3，同时记录电子水平仪的读数n1’
、n2’
。若∣n1’‑
n1∣和∣n2’‑
n2∣同时满足小于0.003mm/m，则表示升降过程水平度满足要求。
[0057]
(4)取h1、h2、h3的平均值h
δ
作为静力水准仪的实际沉降值；然后读取静力水准仪观测系统中该测点的读数h
t1
，将h
δ
与h
t1
‑
h
t0
比较，即可判断该测点的静力水准仪的精度是否满足要求。
[0058]
(5)若∣n1’‑
n1∣和∣n2’‑
n2∣不同时满足小于0.003mm/m，则检查位移计42安装和该原位校准装置，重新试验，直到水平度满足要求。
[0059]
本实用新型提供的该原位校准装置需要在静力水准仪安装阶段与其一起安装。并且该原位校准装置的设计能够兼容市面上主流的静力水准仪，包括磁致式伸缩式静力水准仪、压差式静力水准仪和超声波式静力水准仪等。
[0060]
虽然已经参照特定实施例示出并描述了本实用新型，但是本领域的技术人员将理解：在不脱离由权利要求及其等同物限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可在此进行形式和细节上的各种变化。